JP2004362626A - Objective lens for optical pickup and optical pickup device - Google Patents
Objective lens for optical pickup and optical pickup device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004362626A JP2004362626A JP2003156358A JP2003156358A JP2004362626A JP 2004362626 A JP2004362626 A JP 2004362626A JP 2003156358 A JP2003156358 A JP 2003156358A JP 2003156358 A JP2003156358 A JP 2003156358A JP 2004362626 A JP2004362626 A JP 2004362626A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wavelength
- objective lens
- optical
- recording
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Optical Head (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
【課題】既存の光ディスクおよび新規格の光ディスクのいずれに対する情報の記録または再生時にも球面収差を抑えて良好なスポットを形成することができる光ピックアップ用対物レンズを提供すること。
【解決手段】光ピックアップ用対物レンズは、第一、第二の波長の光束は、対物レンズに略平行光が入射し、第三の波長の光束は対物レンズに発散光が入射する場合、各光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をm1〜m3、焦点距離をf1〜f3、とすると、以下の各式、
−0.02<f1×m1<0.02
−0.02<f2×m2<0.02
−0.23<f3×m3<−0.13
を満たし、かつ少なくとも1面に、各光束に対する回折効率が最大となる回折次数が適切に設定された少なくとも二つの領域からなる回折構造を有する構成にした。
【選択図】 図1An object of the present invention is to provide an objective lens for an optical pickup capable of forming a good spot by suppressing spherical aberration when recording or reproducing information on any of an existing optical disc and an optical disc of a new standard.
An objective lens for an optical pickup has a first and second wavelength light fluxes, in which substantially parallel light enters the objective lens, and a third wavelength light flux when divergent light enters the objective lens. Assuming that an imaging magnification is m1 to m3 and a focal length is f1 to f3 at the time of recording or reproducing information on or from an optical disc, the following equations are used.
−0.02 <f1 × m1 <0.02
−0.02 <f2 × m2 <0.02
−0.23 <f3 × m3 <−0.13
And at least one surface has a diffraction structure composed of at least two regions whose diffraction orders at which the diffraction efficiency for each light beam is maximized are appropriately set.
[Selection diagram] Fig. 1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、記録密度や保護層の厚みが異なる複数種類の光ディスクに対するデータの記録または再生を行う光ピックアップ装置および該装置に用いられる対物レンズに関する。
【0002】
【従来の技術】
光ディスクには、記録密度や保護層の厚みが異なる複数の規格が存在する。例えば、CD(コンパクトディスク)よりもDVD(デジタルバーサタイルディスク)の記録密度は高く、保護層が薄い。そこで、規格が異なる光ディスクの切り替え時には、保護層の厚みによって変化してしまう球面収差を補正しつつ、情報の記録または再生に使用する光の開口数(NA)を変化させて記録密度の違いに対応したビームスポットが得られるようにする必要がある。
【0003】
例えば、DVDの記録または再生には、CD専用の光学系より高NAにしてビームスポットを絞る必要がある。スポット径は波長が短いほど小さくなるため、DVDを利用する光学系では、CD専用の光学系で用いられていた約780nmより短い約660nmの発振波長のレーザー光源を用いる。そのため近年、光情報記録再生装置には、波長の異なるレーザー光を発振可能な光源部を有する光ピックアップ装置が使用されている。
【0004】
また、CDとDVDの各光ディスクに対して、それぞれ良好な状態で各光ディスクの記録面位置にレーザー光を収束させる手段の一つとして、対物レンズの一面に輪帯状の微細な段差を有する回折構造を設けた対物レンズを光ピックアップ装置に搭載する技術が実用化されている。上記のような対物レンズは、該回折構造によって発生する球面収差が入射光束の波長に依存して変化する特徴を利用して、保護層厚の異なる各光ディスクに対応して、常に記録面上にレーザー光が良好な状態で収束するようにしている。
【0005】
該対物レンズの回折構造が設けられた面は、詳しくは光軸近傍に位置する内側領域と、該内側領域の外側にある外側領域とに分けられる。内側領域は、CDに対する情報の記録または再生用の光が該CDの記録面において良好に収束し、かつDVDに対する情報の記録または再生用の光が該DVDの記録面において良好に収束するような回折構造を備えている。外側領域は、CDに対する情報の記録または再生用の光が該CDの記録面において収束に寄与せず、DVDに対する情報の記録または再生用の光のみが該DVDの記録面において良好に収束するような回折構造を備えている。
【0006】
上記のような構造により、CDに対する情報の記録または再生用の光のうち、外側領域を透過した光束は、大きな球面収差を有するため記録面上では拡散してしまい、内側領域を透過した光束のみが記録面上で収束し、比較的大径のスポットを形成する。また、DVDに対する情報の記録または再生用の光は、外側領域を透過する光束も収差を持たずに収束するためNAが大きくなり、記録密度の高いDVDに対する情報の記録または再生に適した小径のスポットを形成する。
【0007】
DVDとCDのような対応波長の異なる光ディスクに互換性を有する対物レンズおよび該対物レンズを搭載した光ピックアップ装置は、例えば以下の特許文献1に開示される。
【0008】
【特許文献1】
特開2001−93179号公報
【0009】
近年、情報記録のさらなる高容量化を実現すべく、より一層記録密度の高い新規格の光ディスクが実用化されつつある。該光ディスクとしては、例えばAOD(Advanced Optical Disc)等がある。このような光ディスクは、DVDの保護層厚と同等もしくはそれ以下の保護層厚を有する。また、該光ディスクに対する情報の記録または再生時には、その記録密度の高さからDVDに対する情報の記録または再生時に用いられる波長よりもさらに短波長な光束(例えば405nmあたりのいわゆる青色レーザー光)を使用することが要求される。
【0010】
該新規格の光ディスクの実用化に伴い、既存の光ディスクおよび新規格の光ディスクに対する情報の記録または再生に互換性を持つ新たな光情報記録再生装置の早期実現が望まれている。該装置の早期実現には、上記のどの光ディスクを使用した場合でも、入射光束を各光ディスクの記録面上に良好に収束させる対物レンズが必要となる。しかしながら、上述したように、特許文献1に例示されるような従来の対物レンズは、あくまでCDとDVDに対して情報の記録または再生を行うとき好適となるように構成されている。つまり、従来の対物レンズは、新規格の光ディスクを使用することは全く想定されていない。そのため、従来の対物レンズに青色レーザー光を入射させると、新規格の光ディスクの記録面上において球面収差を始めとする諸収差が発生してしまい、該新規格の光ディスクに対する情報の記録または再生に適したスポットを形成することができなかった。以上より、既存の光ディスクおよび新規格の光ディスクに対する情報の記録または再生に互換性を持つように、対物レンズのさらなる改善が望まれていた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は上記の事情に鑑み、既存の光ディスクおよび新規格の光ディスクのいずれに対する情報の記録または再生時にも各ディスクの記録面上において球面収差を抑えて良好なスポットを形成することができる光ピックアップ用対物レンズおよび該対物レンズを搭載する光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の光ピックアップ用対物レンズは、少なくとも二種類の保護層厚を持つ複数の光ディスクに対して第一から第三の波長をもつ三種類の光束を使い分けることにより、各光ディスクに対する情報の記録または再生を行う光ピックアップ装置に搭載され、上記の第一から第三の波長のうち最も短い第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第一の光ディスクの保護層厚をt1、第一の波長よりも長い第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第二の光ディスクの保護層厚をt2、第一から第三の波長のうち最も長い第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第三の光ディスクの保護層厚をt3、とすると、
t1≦t2<t3
であり、第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA1、第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA2、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA3、とすると、
NA1≧NA2>NA3
であり、第一の波長、及び、第二の波長の光束は略平行光が、第三の波長の光束は発散光が対物レンズに入射し、前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をm1、焦点距離をf1、第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をm2、焦点距離をf2、第三の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をm3、焦点距離をf3とすると、以下の式(1)から式(3)、
−0.02<f1×m1<0.02・・・(1)
−0.02<f2×m2<0.02・・・(2)
−0.23<f3×m3<−0.13・・・(3)
を満たし、
さらに、対物レンズの少なくとも1面に回折構造を有し、該回折構造の第三の波長の光束を第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域において、各光束に対する回折効率が最大となる回折次数がどれも一次であり、さらに、第一の波長の光束および第二の波長の光束をそれぞれ第一の光ディスクおよび第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有し、該第二の領域の回折効率が最大になる回折次数は、第一の波長の光束が三次、前記第二の波長の光束が二次であることが好ましい。
【0013】
ここで、第一の光ディスクとは上述した新規格の光ディスク、より詳しくはDVDよりも高容量の情報記録が可能で、情報の記録または再生には青色レーザー光を用いる光ディスクが該当する。また、第二の光ディスクとは例えばDVDが該当し、第三の光ディスクとは、例えばCDやCD−Rが該当する。
【0014】
請求項1に記載の光ピックアップ用対物レンズは、第一の波長、及び、第二の波長の光束は略平行光が、第三の波長の光束は発散光が入射し、かつ、少なくとも1面に上記のような回折構造を有している。これにより、第一から第三の波長の光束が、各光ディスク面上に良好に収束される。
【0015】
従来のCDとDVDに対する情報の記録または再生にのみ対応した対物レンズでは、回折構造を持たせることで、異なる2つの波長に対して球面収差を補正することはできる。しかし、本特許のように、異なる3つの波長の場合、設計自由度が不足するために球面収差を補正することはできない。そこで、異なる3つの波長のうち、2つの波長に対しては回折構造により球面収差を補正し、残りの1つの波長に対しては対物レンズに入射する光束の発散度を異ならせることにより球面収差を補正している。
【0016】
請求項1に記載の光ピックアップ用対物レンズでは、各光束について第一の領域において回折効率が最大になる回折次数が全て1次のため、回折構造で補正する2つの波長をどのように組み合わせても、球面収差の補正は可能である。有限系を利用した場合、軸外コマ収差により、トラッキング動作時の収差悪化が避けられない。情報の記録または再生に高いNAが要求されればされるほど、収差許容量が小さくなる。従って、請求項1に記載の光ピックアップ用対物レンズは、情報の記録または再生に高いNAが要求される第一および第二の光ディスク使用時には、対物レンズには略平行光束が入射し、比較的低いNAの第三の光ディスク使用時には、対物レンズには発散光束が入射するようになっている。これにより、該対物レンズがトラッキングシフトした場合であっても、第一及び第二の光ディスク使用時には、コマ収差や非点収差の発生量はほぼ無視できるほど小さくできる。なお、第一の領域は、上記の通り、第一〜第三の波長の光束を第一〜第三の光ディスクの記録面上にそれぞれ収束させるための領域で、対物レンズの光軸近傍に設けられる。
【0017】
しかし、各光源と光ディスクとの間に配設されるカップリングレンズの焦点距離は波長差による屈折率により異なる。従って、各光源から照射された光束を共通のカップリングレンズを介して記録面に導く構成において、第一の波長の光束を照射する光源と第二の波長の光束を照射する光源が同一基板上にある場合、つまり各光源がカップリングレンズから同距離にある場合、対物レンズに入射する光束のうち第一及び第二の波長の少なくとも一方は、収束光、もしくは発散光にならざるを得ない。そこで、請求項1に記載の対物レンズは、第一、または第二の光ディスク使用時、上記の式(1)および式(2)を満たすように対物レンズの結像倍率が極力小さいことが望ましい。これにより、トラッキング動作時の収差の発生量を小さくすることができる。
【0018】
また、請求項1に記載の対物レンズは、第三の光ディスク使用時、上記の式(3)を満たすように構成される。式(3)の上限を超えると、オーバーな球面収差が残存してしまい好ましくない。また、式(3)の下限を下回ると、アンダーな球面収差が発生してしまい好ましくない。
【0019】
このように本発明によれば、既存の光ディスク(第二の光ディスク、第三の光ディスク)に対する情報の記録または再生時のみならず、新たな規格の光ディスク(第一の光ディスク)に対する情報の記録または再生時においても球面収差を抑えて記録面上に良好なスポットを形成することができる。
【0020】
また、このような第二の領域を設けることにより、該第二の領域を透過する第三の波長の光束を拡散することができる。また、温度変化などによるレーザーの発振波長の変化による波面収差の劣化も抑えることができる。なお、第二の領域は、第一の領域よりも外側に設けられる。
【0021】
さらに上記(4)式を満たす場合、上記回折構造には、第二の領域の外側に、第一の波長の光束のみを効率よく収束させる第三の領域を設けることが望ましい。該第三の領域において、第一の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数は、第二の領域において第一の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数とは異なるように設定される(請求項2)。このような第三の領域を設けることにより、該第三の領域を透過する第二及び第三の波長の光束を拡散することができる。
【0022】
また、上記(5)式を満たす場合、上記回折構造には、第二の領域の外側に、第二の波長の光束のみを効率よく収束させる第三の領域を設けることが望ましい。該第三の領域において、第二の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数は、第二の領域において第二の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数とは異なるように設定される(請求項3)。このような第三の領域を設けることにより、該第三の領域を透過する第一及び第三の波長の光束を拡散することができる。
【0023】
上述した光ピックアップ用対物レンズは、第一から第三の光ディスクの保護層厚t1〜t3に対して、
t1≒0.6mm
t2≒0.6mm
t3≒1.2mm
を満たす光ピックアップ装置に搭載される(請求項4)。
【0024】
また、第一の波長をλ1、第三の波長をλ3、第一の波長λ1に対する対物レンズの屈折率をn1、第三の波長λ3に対する対物レンズの屈折率をn3、とすると、以下の式(6)、
λ1/(n1−1):λ3/(n3−1)≒1:2・・・(6)
を共に満たすような三種類の光束を照射する光源を備える光ピックアップ装置に搭載される(請求項5)。このような光ピックアップ装置は、少なくとも二種類の保護層厚を持つ複数の光ディスクのいずれに対しても、情報の記録または再生を行うことができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る光ピックアップ用対物レンズ30および該対物レンズ10を搭載する光ピックアップ装置100の実施形態を説明する。光ピックアップ装置100は、保護層の厚みや記録密度が異なる第一から第三の光ディスクD1〜D3に対して互換性を有する光情報記録または再生装置に搭載される。
【0026】
図1は、光ピックアップ装置の概略構成を表す模式図である。光ピックアップ装置は、第一〜第三光源10A〜10C、カップリングレンズ20A〜20C、対物レンズ30、ビームスプリッタ41、42を有する。図1に示すように、各光源10A〜10Cから照射され各カップリングレンズ20A〜20Cを透過した各光束は、二つのビームスプリッタ41、42によって共通の光路を導かれ、対物レンズ30に入射する。対物レンズを透過した光束は、情報の記録または再生の対象となる光ディスクD1〜D3の記録面上に収束する。
【0027】
図2(A)〜図2(C)は、図1を各光ディスク使用時における光路ごとに分けて図示した光ピックアップ装置100の概略構成を表す図である。すなわち、図2(A)〜図2(C)は、順に、第一の光ディスクD1、第二の光ディスクD2、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時における構成図である。図1、図2において、光ピックアップ装置100の基準軸は、図中一点鎖線で表示されている。また、第一光源10Aから照射された光束は実線で、第二光源10Bから照射された光束は破線で、第三光源10Cから照射された光束は点線で、それぞれ描かれている。図1、図2に示す状態では、対物レンズの光軸は光学系の基準軸と一致しているが、トラッキング動作などにより対物レンズの光軸が光学系の基準軸から外れる状態もある。
【0028】
なお本実施形態では、記録密度が最も高い光ディスク(例えばAOD等の新規格の光ディスク)を第一の光ディスクD1、第一の光ディスクD1に比べて相対的に記録密度が低い(例えばDVDやDVD−R等)を第二の光ディスクD2、記録密度が最も低い光ディスク(例えばCDやCD−R等)を第三の光ディスクD3と記す。また、各光ディスクD1〜D3の保護層厚をそれぞれt1〜t3とすると、各保護層厚には、以下のような関係がある。
t1≦t2<t3
なお、どの光ディスクも情報の記録または再生時は、図示しないターンテーブル上に載置され回転駆動される。
【0029】
各光ディスクD1〜D3のそれぞれに対して情報の記録または再生を行う場合、記録密度の違いに対応したビームスポットが得られるように、必要とされるNAの値を変化させる必要がある。ここで、各光ディスクD1〜D3に対する情報の記録または再生時に必要とされるNAを、それぞれNA1、NA2、NA3とすると、各NAには以下のような関係がある。
NA1≧NA2>NA3
つまり、最も記録密度の高い第一の光ディスクD1に対する情報の記録または再生時には、より小径なビームスポットの形成が要求されるため、必要なNAが最も高くなる。
【0030】
第一光源10Aは、第一の光ディスクD1に対して情報の記録または再生を行う際に用いられる。つまり、第一光源10Aは、第一の光ディスクD1の記録面上において最も小径のビームスポットを形成するために、三つの光源のうち最も短波長であるレーザー光(以下、第一のレーザー光という)を照射する。第三光源10Cは、第三の光ディスクD3に対して情報の記録または再生を行う際に用いられる。つまり、第三光源10Cは、第三の光ディスクD3の記録面上において最も大径のビームスポットを形成するために、三つの光源のうち最も長波長であるレーザー光(以下、第三のレーザー光という)を照射する。第二光源10Bは、記録密度の高い第二の光ディスクD2に対して情報の記録または再生を行う際に用いられる。つまり、第二光源10Bは、第二の光ディスクD2の記録面上において比較的小径のビームスポットを形成するために、第一のレーザー光よりは長波長であってかつ第三のレーザー光よりは短波長であるレーザー光(以下、第二のレーザー光という)を照射する。
【0031】
なお、各光源10A〜10Cは、それぞれ独立して異なる場所に配設されていてもよいし、単一の基板上に所定方向に並べて配設されていてもよい。各光源10A〜10Cを独立して異なる場所に配設する場合、各光源10A〜10Cから照射されたレーザー光は、図1に示すように、各カップリングレンズ20A〜20Cを透過した後、各ビームスプリッタ41、42によって合成され、対物レンズ30に導かれる。
【0032】
対物レンズ30は、各光源側から順に第一面30aと第二面30bを有する。対物レンズ30は、図1や図2(A)〜図2(C)に示すように両面30a、30bとも非球面である両凸のプラスチック製単レンズである。上述した通り、各光ディスクD1〜D3は、保護層の厚さが異なり、各光ディスク使用時に用いる光束の波長も異なるので、対物レンズ30の屈折率も異なる。このため、情報の記録または再生に使用される光ディスクによって球面収差が変化する。そこで、本実施形態においては、対物レンズ30の少なくとも一方の面(本実施形態では面30a)に光軸を中心とした複数の微細な段差を有する輪帯状の回折構造を設ける。
【0033】
図3は、対物レンズ30の光軸AXを含む面での断面形状の第一面30a近傍の拡大図である。対物レンズ30の第一面30aは、以下のように形成される。第一面30aは、光軸の周囲に位置する第一の領域31と、第一の領域31の周囲に位置する第二の領域32と、第二の領域33の最外周からレンズ外周部(不図示)までの第三の領域33と、を有する。第一から第三の各領域31〜33に形成される各輪帯状の段差は、面30aの内側から外側に向かって、隣接する輪帯に対して、光路長差が特定の光束の波長の略整数倍となるように形成される。
【0034】
第一の領域31は、第一から第三の各レーザー光がそれぞれ対応する光ディスクD1〜D3の記録面において良好に収束するような回折構造を備える。具体的には、該回折構造は、第一から第三の各レーザー光の回折効率が最大となる回折次数がどれも一次となるように設計される。すなわち、第一から第三のどの光ディスクを使用した場合であっても、第一の領域31を透過した光束のうち各光ディスクに対する情報の記録または再生に利用される回折光は、一次回折光である。
【0035】
第二の領域32は、第一のレーザー光および第二のレーザー光がそれぞれ対応する光ディスクD1、D2の記録面において略無収差で良好に収束するような回折構造を有する。具体的には、該回折構造は、第一のレーザー光について回折効率が最大となる回折次数が三次、第二のレーザー光について回折効率が最大となる回折次数が二次となるように設計される。このように設計された第二の領域32を透過した第三のレーザー光は、第一の領域31を透過した第三のレーザー光と波面の位相が揃わない。つまり、第二の領域32は、第三のレーザー光の収束には寄与しない。
【0036】
第三の領域33は、対物レンズ30が、以下の式(4)または式(5)、
f1×NA1>f2×NA2・・・(4)
f1×NA1<f2×NA2・・・(5)
を満たす場合に設けられる領域である。
【0037】
対物レンズ30が式(4)を満たすときに設けられる第三の領域33は、第一のレーザー光が第一の光ディスクD1の記録面において略無収差で良好に収束するような回折構造を有する。ここで、第三の領域33は、第二の領域32とは異なり、第二のレーザー光の収束には寄与しない。そのため、該回折構造は、第一のレーザー光について回折効率が最大となる回折次数が第二の領域32における第一のレーザー光について回折効率が最大となる回折次数とは異なるように設計される。該設計時には、第三の領域33は、第一のレーザー光に対する回折効率が最大となるようにブレーズ化される。
【0038】
対物レンズ30が式(5)を満たすときに設けられる第三の領域33は、第二のレーザー光が第二の光ディスクD2の記録面において略無収差で良好に収束するような回折構造を有する。ここで、第三の領域33は、第二の領域32とは異なり、第一のレーザー光の収束には寄与しない。そのため、該回折構造は、第二のレーザー光について回折効率が最大となる回折次数が第二の領域32における第二のレーザー光について回折効率が最大となる回折次数とは異なるように設計される。該設計時には、第三の領域33は、第二のレーザー光に対する回折効率が最大となるようにブレーズ化される。
【0039】
上記のように各領域31〜33の回折構造を設計することにより、上述した各光ディスクD1〜D3に対する情報の記録または再生時に好適なNA(NA1〜NA3)が得られる。
【0040】
また上記のような回折構造をもつ対物レンズ30が装置100の基準軸上にある場合、第一の光ディスクD1または第二の光ディスクD2に対する情報の記録または再生時、対物レンズ30を透過したレーザー光は、略無収差で各光ディスクの記録面上に収束する。しかし、対物レンズ30がトラッキングによって該基準軸上からずれた場合、対物レンズ30には軸外光が入射する。この際、対物レンズへ発散光が入射した場合、コマ収差等が発生してしまう。一般に、情報の記録または再生に高NAが要求される光ディスクほど、収差に対する許容範囲が狭い。従って、第一の光ディスクD1または第二の光ディスクD2に対する情報の記録または再生時、対物レンズ30がトラッキングシフトした場合であっても、諸収差の発生を抑えるために、対物レンズ30には略平行光束を入射させる。具体的には、第一の光ディスクD1使用時における対物レンズ30の結像倍率をm1、焦点距離をf1、第二の光ディスクD2使用時における対物レンズ30の結像倍率をm2、焦点距離をf2、とすると、対物レンズ30は、以下の式(1)および式(2)を満たすように設計される。
−0.02<f1×m1<0.02・・・(1)
−0.02<f2×m2<0.02・・・(2)
【0041】
式(1)および式(2)を満たすように対物レンズ30を設計することにより、第一の光ディスクD1、及び第二の光ディスクD2使用時に、トラッキング動作時に発生するコマ収差や非点収差を良好に抑えることができる。
【0042】
本実施形態では、第一光源10Aと第二光源10Bを、各光源10A、10Bから照射されたレーザー光が各カップリングレンズ20A、20Bによって平行光束に変換されるような位置に配設することにより、対物レンズ30の結像倍率を0にしている。すなわち本実施形態のカップリングレンズ20A、20Bは、第一のレーザー光および第二のレーザー光に対して、コリメートレンズとして機能する。
【0043】
上記のように、収差に対する許容範囲が狭い各光ディスクD1、D2使用時の収差を有効に抑えるように対物レンズ30を設計すると、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時に発生する球面収差が十分に抑えきれない。そこで、第三の光ディスクD3使用時に発生する球面収差は、図2(C)に示すように対物レンズ30に入射する光束を発散光にすることにより補正する。具体的には、第三の光ディスクD3使用時における対物レンズ30の結像倍率をm3、焦点距離をf3とすると、対物レンズ30は、以下の式(3)を満たすように設計される。
−0.23<f3×m3<−0.13・・・(3)
【0044】
式(3)を満たすように対物レンズ30を設計することにより、第三の光ディスクD3使用時に発生する球面収差を良好に抑えることができる。
【0045】
なお、上述したように、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時に光束の収束に寄与する領域は、第一の領域31のみである。従って、第一の領域31の回折構造は、第三のレーザー光の利用効率が高くなるように第三のレーザー光の波長でブレーズ化されることが望ましい。しかし、第三のレーザー光の波長でブレーズ化された回折構造では第一のレーザー光の利用効率が下がってしまう。そこで、第一の領域31において、最外周近傍の輪帯(第二の領域32との境界に近い輪帯)を光軸AXよりの輪帯よりも長めの波長でブレーズ化しても良い。
【0046】
上記のような構成により、図2(A)〜(C)にそれぞれ示すように、各光ディスクD1〜D3に対する情報の記録または再生時、使用する光ディスクに対応する光源から照射されたレーザー光は、各カップリングレンズ20A〜20Cと各ビームスプリッタ41、42と対物レンズ30を介して光ディスクの記録面近傍に収束し、情報の記録または再生に好適なスポットを形成する。
【0047】
以上説明した、図2(A)〜図2(C)に示す光ピックアップ装置100は、使用する各レーザー光の波長を対物レンズ30の屈折率を考慮しつつ比較した場合、回折レンズ構造による収差補正が困難な関係にある場合であっても、各光ディスクの記録面に良好なスポットを形成し、情報の記録または再生を可能にしている。該関係とは、具体的には、第一のレーザー光の波長をλ1、第三のレーザー光の波長をλ3、第一の波長λ1に対する対物レンズ30の屈折率をn1、第三の波長λ3に対する対物レンズ30の屈折率をn3、とすると、以下の式(6)のような関係をいう。
λ1/(n1−1):λ3/(n3−1)≒1:2・・・(6)
【0048】
式(6)のような関係がある場合、本実施形態の対物レンズ30は、記録密度が高く収差の許容範囲が狭い第一および第二の光ディスク使用時には、面30aに設けられた回折構造によって収差を略完全に補正し、第三の光ディスク使用時には、回折構造と対物レンズの結像倍率によって収差を補正できる。つまり光ピックアップ対物レンズ30や装置100は、式(6)のような関係がある複数の光ディスクに互換性を持つレンズもしくは装置といえる。
【0049】
【実施例】
以上説明した実施形態に基づく具体的な実施例を提示する。実施例は、保護層厚が0.6mmの第一の光ディスクD1および第二の光ディスクD2と、保護層厚が1.2mmの第三の光ディスクD3との互換性を有する光ピックアップ用対物レンズ30を搭載する光ピックアップ装置100に関するものである。
【0050】
実施例の光ピックアップ装置100を表す概略図は図2(A)〜図2(C)に示される。実施例の対物レンズ30の具体的な仕様は、表1に示されている。
【0051】
【表1】
【0052】
表1中、設計波長とは、各光ディスクD1〜D3に対する情報の記録または再生の際に最も適した波長のことである。表1に示す対物レンズ30を備える光ピックアップ装置100の具体的数値構成は表2〜表4に示される
【0053】
【表2】
【表3】
【表4】
【0054】
表2〜表4は、順に、第一の光ディスクD1、第二の光ディスクD2、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時における光ピックアップ装置100の具体的数値構成である。
【0055】
表2〜表4中の備考に示すように、面番号0が各光源10A〜10C、面番号1、2が各カップリングレンズ20A〜20C、表2〜表3の面番号3、4がビームスプリッタ41、表2〜3の面番号5、6及び表4の面番号3、4がビームスプリッタ42、表2〜3の面番号7、8及び表4の面番号5、6が対物レンズ30、表2〜3の面番号9、10及び表4の面番号7、8が媒体である各光ディスクD1〜D3の保護層および記録面を示している。表2〜表4中、rはレンズ各面の曲率半径(単位:mm)、dは情報の記録または再生時におけるレンズ厚またはレンズ間隔(単位:mm)、n(Xnm)は波長Xnmでの屈折率である。表2〜表4に示すように対物レンズ30の第一面30aは、第一から第三の三つの領域からなっている。それぞれ第一から第三の各領域31〜33の範囲を光軸AXからの高さhで表すと、
第一の領域31…h≦1.53、
第二の領域32…1.53<h≦1.87、
第三の領域33…1.87<h≦1.95、となる。
【0056】
また、各カップリングレンズ20A〜20Cの第二面、および対物レンズ30の両面30a、30bは非球面である。その形状は光軸からの高さがhとなる非球面上の座標点の非球面の光軸上での接平面からの距離(サグ量)をX(h)、非球面の光軸上での曲率(1/r)をC、円錐係数をK、4次、6次、8次、10次、12次の非球面係数をA4,A6,A8,A10,A12として、以下の式で表される。
【数1】
【0057】
第一の光ディスクD1、第二の光ディスクD2、第三の光ディスクD3に対する情報の記録または再生時における各非球面の形状を規定する円錐係数と非球面係数は、順に表5〜7に示される。
【0058】
【表5】
【表6】
【表7】
【0059】
なお各表における表記Eは、10を基数、Eの右の数字を指数とする累乗を表している。以下に示す表8においても同様である。
【0060】
さらに、対物レンズ30の第一面30aに形成された回折構造は、以下の光路差関数φ(h)により表される。
【数2】
【0061】
光路差関数φ(h)は、回折レンズの機能を光軸からの高さhでの光路長付加量の形で表現したものである。P2、P4、P6、…はそれぞれ2次、4次、6次、…の係数である。該回折構造を規定する光路差関数係数P2、…は、表8に示される。mは第一から第三の各領域31〜33において各レーザー光の回折効率が最大となる回折次数を表す。回折次数mは使用するレーザー光によって領域ごとに異なる値が設定されており、詳しくは表9に示される。
【0062】
【表8】
【表9】
【0063】
実施例の光ピックアップ装置100の対物レンズ30は、f1×m1が0.000、f2×m2が0.000、f3×m3が−0.159であり、式(1)から式(3)を満たす。また、f1×NA1が1.95、f2×NA2が1.87であり、式(4)を満たす。従って対物レンズ30は、第二の領域32において第一のレーザー光に対する回折効率が最大になる回折次数(3次)とは異なる最大回折次数(1次)の第三の領域33がある。また、表1に示すように実施例の光ピックアップ装置100は、式(6)が1:2となる。
【0064】
図4は、光ピックアップ用装置100において、第一のレーザー光が対物レンズ30を透過することにより発生する球面収差を表す収差図である。同様に、図5は、第二のレーザー光が対物レンズ30を透過することにより発生する球面収差を表し、図6は、第三のレーザー光が対物レンズ30を透過することにより発生する球面収差を表す。図4〜6に示すように、式(6)の関係を持つ光ピックアップ装置100は、式(1)から式(3)を満たすことにより、どの光ディスクに対する情報の記録または再生時であっても球面収差を良好に補正して、記録面上には情報の記録または再生に好適なスポットを形成することができる。
【0065】
以上が本発明の実施例である。なお、上記の各実施例はあくまでも本発明に係る対物レンズの一例である。つまり本発明に係る対物レンズは、各実施例の具体的数値構成に限定されるものではない。例えば回折構造を設ける面は、第一面30aではなく、第二面30bであってもよい。また、第一面と第二面の両方に回折構造を設けても良い。
【0066】
また、表1の設計開口数も例示である。つまり本発明に係る対物レンズは、書き込み可能な第三の光ディスク使用時に必要な比較的高いNA(約0.50程度)を該ディスクD3に対応する設計開口数とすることができる。同様に、本発明に係る対物レンズは、第二の光ディスクD2に必要な高いNA(約0.65程度)を該ディスクD2に対応する設計開口数とすることができる。このように設計開口数を適宜変更した結果、第一の光ディスクD1使用時に必要なNAと第二の光ディスクD2使用時に必要なNAとが略一致する場合、第三の領域33は設けなくて良い。
【0067】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、回折構造の回折次数を適切に設定すると共に、該回折構造で除去しきれない収差を結像倍率の調整によって良好に抑えることにより、既存の光ディスクおよび新規格の光ディスクのいずれに対する情報の記録または再生時にも各ディスクの記録面上において球面収差を抑えて良好なスポットを形成可能な光ピックアップ用対物レンズおよび該対物レンズを搭載する光ピックアップ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】光ピックアップ用対物レンズを搭載する光ピックアップ装置の概略構成を表す模式図である。
【図2】本発明の実施形態の光ピックアップ装置100を各光ディスク使用時における光路ごとに分けて示している。
【図3】本発明の実施形態の光ディスク用対物レンズの光軸を含む面での断面形状の第一面近傍の拡大図である。
【図4】第一のレーザー光透過時に実施例の対物レンズで発生する球面収差を表す収差図である。
【図5】第二のレーザー光透過時に実施例の対物レンズで発生する球面収差を表す収差図である。
【図6】第三のレーザー光透過時に実施例の対物レンズで発生する球面収差を表す収差図である。
【符号の説明】
10A〜10C 光源
20A〜20C カップリングレンズ
30 対物レンズ
31 第一の領域
32 第二の領域
33 第三の領域
41、42 ビームスプリッタ
D1〜D3 光ディスク
100 光ピックアップ装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical pickup device that records or reproduces data on or from a plurality of types of optical discs having different recording densities and protective layer thicknesses, and an objective lens used in the device.
[0002]
[Prior art]
There are a plurality of standards for optical disks having different recording densities and protective layer thicknesses. For example, a DVD (Digital Versatile Disc) has a higher recording density and a thinner protective layer than a CD (Compact Disc). Therefore, when switching between optical discs having different standards, the numerical aperture (NA) of the light used for recording or reproducing information is changed while correcting the spherical aberration that changes depending on the thickness of the protective layer to reduce the difference in recording density. It is necessary to obtain a corresponding beam spot.
[0003]
For example, for recording or reproducing a DVD, it is necessary to narrow the beam spot with a higher NA than that of an optical system dedicated to a CD. Since the spot diameter becomes smaller as the wavelength becomes shorter, an optical system using DVD uses a laser light source having an oscillation wavelength of about 660 nm, which is shorter than about 780 nm used in an optical system dedicated to CD. Therefore, in recent years, an optical pickup device having a light source unit capable of oscillating laser beams having different wavelengths has been used for an optical information recording / reproducing device.
[0004]
As one of means for converging a laser beam to a recording surface position of each optical disc in a good condition for each of the CD and DVD optical discs, a diffraction structure having a ring-shaped fine step on one surface of an objective lens is used. A technology for mounting an objective lens provided with a lens on an optical pickup device has been put to practical use. The objective lens as described above utilizes the characteristic that the spherical aberration generated by the diffractive structure changes depending on the wavelength of the incident light beam. The laser light is converged in a good state.
[0005]
The surface of the objective lens on which the diffraction structure is provided is divided into an inner region located near the optical axis and an outer region outside the inner region. The inner area is such that light for recording or reproducing information on a CD is well converged on the recording surface of the CD, and light for recording or reproducing information on a DVD is well converged on the recording surface of the DVD. It has a diffraction structure. The outer area is such that light for recording or reproducing information on a CD does not contribute to convergence on the recording surface of the CD, and only light for recording or reproducing information on a DVD converges well on the recording surface of the DVD. It has a simple diffraction structure.
[0006]
With the structure as described above, of the light for recording or reproducing information on the CD, the light beam transmitted through the outer region is diffused on the recording surface due to having a large spherical aberration, and only the light beam transmitted through the inner region is transmitted. Converge on the recording surface to form a relatively large diameter spot. In addition, the light for recording or reproducing information on a DVD has a large NA because the light flux transmitted through the outer region converges without aberration, and has a small diameter suitable for recording or reproducing information on a DVD with a high recording density. Form spots.
[0007]
An objective lens compatible with optical disks having different corresponding wavelengths, such as a DVD and a CD, and an optical pickup device equipped with the objective lens are disclosed in, for example,
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2001-93179 A
[0009]
In recent years, optical discs of a new standard having a higher recording density have been put to practical use in order to realize a further higher capacity of information recording. The optical disc includes, for example, an AOD (Advanced Optical Disc). Such an optical disk has a protective layer thickness equal to or less than the protective layer thickness of the DVD. When recording or reproducing information on or from the optical disc, a light beam having a shorter wavelength than the wavelength used when recording or reproducing information on the DVD (for example, a so-called blue laser beam around 405 nm) is used because of its high recording density. Is required.
[0010]
With the practical use of the optical disc of the new standard, there is a demand for an early realization of a new optical information recording / reproducing apparatus having compatibility with recording or reproduction of information on an existing optical disc and an optical disc of the new standard. For the early realization of the apparatus, an objective lens is required to converge the incident light beam on the recording surface of each optical disk irrespective of the type of optical disk used. However, as described above, the conventional objective lens as exemplified in
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above circumstances, the present invention provides a light source capable of forming a good spot by suppressing spherical aberration on the recording surface of each disk when recording or reproducing information on either an existing optical disk or an optical disk of a new standard. An object of the present invention is to provide a pickup objective lens and an optical pickup device equipped with the objective lens.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the objective lens for an optical pickup of the present invention selectively uses three types of light beams having first to third wavelengths for a plurality of optical disks having at least two types of protective layer thicknesses, The first is mounted on an optical pickup device that performs recording or reproduction of information on each optical disc, and the recording or reproduction of information is performed using the light beam of the shortest first wavelength among the first to third wavelengths. The protective layer thickness of the optical disc is t1, the protective layer thickness of the second optical disc on or from which information is recorded or reproduced by using a light beam of a second wavelength longer than the first wavelength is t2, and the first to third wavelengths. Assuming that the protective layer thickness of the third optical disc on or from which information is recorded or reproduced by using the longest light flux of the third wavelength is t3,
t1 ≦ t2 <t3
The numerical aperture required for recording or reproducing information on the first optical disk is NA1, the numerical aperture required for recording or reproducing information on the second optical disk is NA2, and the numerical aperture required for recording or reproducing information on the third optical disk. If the required numerical aperture is NA3,
NA1 ≧ NA2> NA3
The first wavelength, and the second wavelength light flux is substantially parallel light, the third wavelength light flux divergent light is incident on the objective lens, at the time of recording or reproducing information on the first optical disk , The imaging magnification is m1, the focal length is f1, the information is recorded or reproduced on the second optical disk, the imaging magnification is m2, the focal length is f2, and the information is recorded or reproduced on the third optical disk. Assuming that the imaging magnification is m3 and the focal length is f3, the following equations (1) to (3) are used.
−0.02 <f1 × m1 <0.02 (1)
−0.02 <f2 × m2 <0.02 (2)
−0.23 <f3 × m3 <−0.13 (3)
The filling,
Further, at least one surface of the objective lens has a diffractive structure, and in the first region where the light beam of the third wavelength of the diffractive structure is converged on the recording surface of the third optical disc, the diffraction efficiency for each light beam is maximized. Are diffraction orders, and further, the light beam of the first wavelength and the light beam of the second wavelength are converged on the recording surfaces of the first optical disk and the second optical disk, respectively, and the third wavelength The second order does not contribute to the convergence of the luminous flux. The diffraction order at which the diffraction efficiency of the second area is maximized is such that the luminous flux of the first wavelength is the third order, and the luminous flux of the second wavelength is the second order. It is preferred that:
[0013]
Here, the first optical disk is an optical disk of the above-described new standard, more specifically, an optical disk capable of recording information with a higher capacity than a DVD, and using a blue laser beam for recording or reproducing information. The second optical disk corresponds to, for example, a DVD, and the third optical disk corresponds to, for example, a CD or a CD-R.
[0014]
The objective lens for an optical pickup according to
[0015]
In a conventional objective lens that only records or reproduces information on CDs and DVDs, it is possible to correct spherical aberration for two different wavelengths by providing a diffractive structure. However, in the case of three different wavelengths as in the present patent, spherical aberration cannot be corrected due to insufficient design flexibility. Therefore, among the three different wavelengths, the spherical aberration is corrected by the diffractive structure for two wavelengths, and the divergence of the light beam incident on the objective lens is changed for the remaining one wavelength, thereby obtaining spherical aberration. Has been corrected.
[0016]
In the objective lens for an optical pickup according to the first aspect, since the order of diffraction at which the diffraction efficiency is maximized in the first region for each light beam is all first-order, any combination of two wavelengths corrected by the diffraction structure is used. However, spherical aberration can be corrected. When a finite system is used, deterioration of the aberration at the time of the tracking operation is inevitable due to off-axis coma. The higher the NA required for recording or reproducing information, the smaller the allowable aberration amount. Therefore, in the objective lens for an optical pickup according to the first aspect, when using the first and second optical discs that require a high NA for recording or reproducing information, a substantially parallel light beam is incident on the objective lens, and the objective lens for the optical pickup is comparatively relatively light. When the third optical disk having a low NA is used, a divergent light beam is incident on the objective lens. Thus, even when the objective lens is shifted in tracking, the amount of generation of coma and astigmatism can be made substantially negligible when the first and second optical disks are used. The first area is an area for converging the light beams of the first to third wavelengths on the recording surfaces of the first to third optical disks, respectively, as described above, and is provided near the optical axis of the objective lens. Can be
[0017]
However, the focal length of the coupling lens provided between each light source and the optical disk differs depending on the refractive index due to the wavelength difference. Therefore, in a configuration in which the light beam emitted from each light source is guided to the recording surface via a common coupling lens, the light source emitting the light beam of the first wavelength and the light source emitting the light beam of the second wavelength are on the same substrate. In other words, if each light source is at the same distance from the coupling lens, at least one of the first and second wavelengths of the light flux incident on the objective lens must be convergent light or divergent light. . Therefore, in the objective lens according to the first aspect, when the first or second optical disk is used, it is desirable that the imaging magnification of the objective lens be as small as possible so as to satisfy the above equations (1) and (2). . This makes it possible to reduce the amount of aberration generated during the tracking operation.
[0018]
The objective lens according to the first aspect is configured to satisfy the above equation (3) when the third optical disc is used. Exceeding the upper limit of Expression (3) is not preferable because excessive spherical aberration remains. When the value is below the lower limit of the expression (3), an under spherical aberration occurs, which is not preferable.
[0019]
As described above, according to the present invention, not only when recording or reproducing information on an existing optical disk (second optical disk or third optical disk), but also when recording or reproducing information on an optical disk of a new standard (first optical disk). Even during reproduction, a good spot can be formed on the recording surface while suppressing spherical aberration.
[0020]
In addition, by providing such a second region, it is possible to diffuse a light beam having a third wavelength transmitted through the second region. In addition, it is possible to suppress the deterioration of the wavefront aberration caused by the change of the laser oscillation wavelength due to the temperature change. Note that the second region is provided outside the first region.
[0021]
Further, when the above expression (4) is satisfied, it is desirable to provide a third region outside the second region, which efficiently converges only the luminous flux of the first wavelength, when the above-mentioned expression (4) is satisfied. In the third region, the diffraction order at which the diffraction efficiency for the light beam of the first wavelength is maximum is set to be different from the diffraction order at which the diffraction efficiency for the light beam of the first wavelength is maximum in the second region. (Claim 2). By providing such a third region, it is possible to diffuse the luminous fluxes of the second and third wavelengths transmitted through the third region.
[0022]
When the above expression (5) is satisfied, it is desirable to provide the diffraction structure with a third region outside the second region that efficiently converges only the light beam of the second wavelength. In the third region, the diffraction order at which the diffraction efficiency for the light beam of the second wavelength becomes maximum is set to be different from the diffraction order at which the diffraction efficiency for the light beam of the second wavelength becomes maximum in the second region. (Claim 3). By providing such a third region, the luminous fluxes of the first and third wavelengths transmitted through the third region can be diffused.
[0023]
The above-described objective lens for an optical pickup has a structure in which the protective layer thicknesses t1 to t3 of the first to third optical discs are different.
t1 ≒ 0.6mm
t2 ≒ 0.6mm
t3 ≒ 1.2mm
(Claim 4).
[0024]
Further, if the first wavelength is λ1, the third wavelength is λ3, the refractive index of the objective lens for the first wavelength λ1 is n1, and the refractive index of the objective lens for the third wavelength λ3 is n3, the following equation is obtained. (6),
λ1 / (n1-1): λ3 / (n3-1) ≒ 1: 2 (6)
Is mounted on an optical pickup device provided with a light source that irradiates three types of light beams that satisfy both of the following. Such an optical pickup device can record or reproduce information on any of a plurality of optical disks having at least two types of protective layer thicknesses.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an
[0026]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the optical pickup device. The optical pickup device includes first to third
[0027]
FIGS. 2A to 2C are diagrams showing a schematic configuration of an
[0028]
In the present embodiment, an optical disc having the highest recording density (for example, an optical disc of a new standard such as AOD) has a relatively lower recording density (for example, DVD or DVD-ROM) than the first optical disc D1 and the first optical disc D1. R) is referred to as a second optical disc D2, and an optical disc having the lowest recording density (eg, a CD or CD-R) is referred to as a third optical disc D3. Assuming that the protective layer thicknesses of the optical discs D1 to D3 are t1 to t3, respectively, the protective layer thicknesses have the following relationship.
t1 ≦ t2 <t3
When recording or reproducing information, any optical disk is placed on a turntable (not shown) and driven to rotate.
[0029]
When recording or reproducing information on or from each of the optical discs D1 to D3, it is necessary to change the required value of NA so that a beam spot corresponding to the difference in recording density can be obtained. Here, assuming that NAs required when recording or reproducing information on or from each of the optical discs D1 to D3 are NA1, NA2, and NA3, respectively, each NA has the following relationship.
NA1 ≧ NA2> NA3
That is, when recording or reproducing information on or from the first optical disc D1 having the highest recording density, the formation of a smaller beam spot is required, and the required NA is the highest.
[0030]
The first
[0031]
In addition, each of the
[0032]
The
[0033]
FIG. 3 is an enlarged view in the vicinity of the
[0034]
The
[0035]
The
[0036]
The
f1 × NA1> f2 × NA2 (4)
f1 × NA1 <f2 × NA2 (5)
This is an area provided when the condition is satisfied.
[0037]
The
[0038]
The
[0039]
By designing the diffraction structure of each of the
[0040]
When the
−0.02 <f1 × m1 <0.02 (1)
−0.02 <f2 × m2 <0.02 (2)
[0041]
By designing the
[0042]
In the present embodiment, the first
[0043]
As described above, if the
−0.23 <f3 × m3 <−0.13 (3)
[0044]
By designing the
[0045]
As described above, the
[0046]
With the above-described configuration, as shown in FIGS. 2A to 2C, at the time of recording or reproducing information on each of the optical discs D1 to D3, the laser light emitted from the light source corresponding to the optical disc to be used is: The light converges near the recording surface of the optical disk via the
[0047]
As described above, the
λ1 / (n1-1): λ3 / (n3-1) ≒ 1: 2 (6)
[0048]
In the case of the relationship as represented by Expression (6), the
[0049]
【Example】
A specific example based on the embodiment described above will be presented. In the embodiment, the
[0050]
Schematic diagrams showing the
[0051]
[Table 1]
[0052]
In Table 1, the design wavelength is a wavelength most suitable for recording or reproducing information on or from each of the optical discs D1 to D3. Tables 2 to 4 show specific numerical configurations of the
[0053]
[Table 2]
[Table 3]
[Table 4]
[0054]
Tables 2 to 4 show specific numerical configurations of the
[0055]
As shown in the remarks in Tables 2 to 4,
The
[0056]
The second surfaces of the
(Equation 1)
[0057]
Tables 5 to 7 show conical coefficients and aspherical coefficients defining the shape of each aspherical surface when recording or reproducing information on the first optical disk D1, the second optical disk D2, and the third optical disk D3.
[0058]
[Table 5]
[Table 6]
[Table 7]
[0059]
The notation E in each table represents a power with the base being 10 and the number to the right of E as an exponent. The same applies to Table 8 below.
[0060]
Further, the diffraction structure formed on the
(Equation 2)
[0061]
The optical path difference function φ (h) expresses the function of the diffractive lens in the form of an additional optical path length at a height h from the optical axis. P 2 , P 4 , P 6 ,... Are second-order, fourth-order, sixth-order,. Optical path difference function coefficient P defining the diffraction structure 2 ,... Are shown in Table 8. m represents the diffraction order at which the diffraction efficiency of each laser beam is maximized in each of the first to
[0062]
[Table 8]
[Table 9]
[0063]
In the
[0064]
FIG. 4 is an aberration diagram showing a spherical aberration generated when the first laser beam passes through the
[0065]
The above is the embodiment of the present invention. Note that each of the above embodiments is merely an example of the objective lens according to the present invention. That is, the objective lens according to the present invention is not limited to the specific numerical configuration of each embodiment. For example, the surface on which the diffraction structure is provided may be the
[0066]
The design numerical aperture in Table 1 is also an example. That is, the objective lens according to the present invention can set a relatively high NA (about 0.50) required when using the writable third optical disk as the design numerical aperture corresponding to the disk D3. Similarly, the objective lens according to the present invention can set a high NA (about 0.65) required for the second optical disc D2 to a design numerical aperture corresponding to the second optical disc D2. As a result of appropriately changing the design numerical aperture as described above, if the NA required when using the first optical disk D1 and the NA required when using the second optical disk D2 substantially match, the
[0067]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the diffraction order of the diffraction structure is appropriately set, and the aberration that cannot be completely removed by the diffraction structure is appropriately suppressed by adjusting the imaging magnification. Provided are an objective lens for an optical pickup capable of forming a good spot by suppressing spherical aberration on a recording surface of each disc when recording or reproducing information on or from any of the standard optical discs, and an optical pickup device equipped with the objective lens. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of an optical pickup device equipped with an optical pickup objective lens.
FIG. 2 shows the
FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of a first surface of a cross-sectional shape on a plane including an optical axis of the objective lens for an optical disk according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an aberration diagram showing a spherical aberration generated in the objective lens of the embodiment when transmitting the first laser light.
FIG. 5 is an aberration diagram showing a spherical aberration generated in the objective lens of the example at the time of transmitting the second laser light.
FIG. 6 is an aberration diagram showing a spherical aberration generated in the objective lens of the example at the time of transmitting the third laser light.
[Explanation of symbols]
10A-10C light source
20A-20C coupling lens
30 Objective lens
31 First Area
32 Second Area
33 Third Area
41, 42 Beam splitter
D1-D3 optical disk
100 Optical pickup device
Claims (5)
前記第一から第三の波長のうち最も短い第一の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第一の光ディスクの保護層厚をt1、前記第一の波長よりも長い第二の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第二の光ディスクの保護層厚をt2、前記第一から第三の波長のうち最も長い第三の波長の光束を用いて情報の記録または再生が行われる第三の光ディスクの保護層厚をt3、とすると、
t1≦t2<t3
であり、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA1、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA2、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生時に必要な開口数をNA3、とすると、
NA1≧NA2>NA3
であり、
第一の波長、及び、第二の波長の光束は略平行光が、第三の波長の光束は発散光が対物レンズに入射し、
前記第一の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をm1、焦点距離をf1、前記第二の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をm2、焦点距離をf2、前記第三の光ディスクに対する情報の記録または再生時における、結像倍率をm3、焦点距離をf3とすると、以下の式(1)から式(3)、
−0.02<f1×m1<0.02・・・(1)
−0.02<f2×m2<0.02・・・(2)
−0.23<f3×m3<−0.13・・・(3)
を満たし、
さらに、対物レンズの少なくとも1面に回折構造を有し、
該回折構造の前記第三の波長の光束を前記第三の光ディスクの記録面上に収束させる第一の領域において、各光束に対する回折効率が最大となる回折次数がどれも一次であり、かつ、前記第一の波長の光束および前記第二の波長の光束をそれぞれ前記第一の光ディスクおよび前記第二の光ディスクの記録面上に収束させ、かつ前記第三の波長の光束の収束には寄与しない第二の領域を有し、
前記第二の領域の回折効率が最大になる回折次数は、前記第一の波長の光束が三次、前記第二の波長の光束が二次であることを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。By selectively using three types of light fluxes having the first to third wavelengths for a plurality of optical disks having at least two types of protective layer thickness, an objective lens in an optical pickup device for recording or reproducing information on each optical disk. So,
The protective layer thickness of the first optical disc on or from which information is recorded or reproduced by using the light beam of the shortest first wavelength among the first to third wavelengths is t1, and the second optical disc is longer than the first wavelength. The thickness of the protective layer of the second optical disc on or from which information is recorded or reproduced using the light beam having the wavelength of t2, and the recording of information using the light beam of the longest third wavelength among the first to third wavelengths. Alternatively, assuming that the protective layer thickness of the third optical disc to be reproduced is t3,
t1 ≦ t2 <t3
And
The numerical aperture required when recording or reproducing information on the first optical disk is NA1, the numerical aperture required when recording or reproducing information on the second optical disk is NA2, and the numerical aperture when recording or reproducing information on the third optical disk. If the required numerical aperture is NA3,
NA1 ≧ NA2> NA3
And
The first wavelength, and the light flux of the second wavelength is substantially parallel light, and the light flux of the third wavelength is a divergent light incident on the objective lens,
When recording or reproducing information on or from the first optical disk, the imaging magnification is m1 and the focal length is f1. When recording or reproducing information on or from the second optical disk, the imaging magnification is m2 and the focal length is f2. Assuming that the imaging magnification is m3 and the focal length is f3 when recording or reproducing information on or from the third optical disc, the following equations (1) to (3) are used.
−0.02 <f1 × m1 <0.02 (1)
−0.02 <f2 × m2 <0.02 (2)
−0.23 <f3 × m3 <−0.13 (3)
The filling,
Furthermore, at least one surface of the objective lens has a diffractive structure,
In the first region where the light beam of the third wavelength of the diffractive structure is converged on the recording surface of the third optical disc, any diffraction order in which the diffraction efficiency for each light beam is the maximum is the first order, and The light flux of the first wavelength and the light flux of the second wavelength are respectively converged on the recording surfaces of the first optical disc and the second optical disc, and do not contribute to the convergence of the light flux of the third wavelength. Having a second area,
An objective lens for an optical pickup, wherein the diffraction order at which the diffraction efficiency of the second region is maximized is such that the light beam of the first wavelength is tertiary and the light beam of the second wavelength is second order.
以下の式(4)、
f1×NA1>f2×NA2・・・(4)
を満たし、
さらに、前記回折構造は、前記第二の領域の外側に、前記第一の波長の光束のみを収束させる第三の領域を有し、
前記第三の領域において、前記第一の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数は、前記第二の領域において前記第一の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数とは異なることを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。The optical pickup objective lens according to claim 1,
Equation (4) below,
f1 × NA1> f2 × NA2 (4)
The filling,
Furthermore, the diffractive structure has a third region outside the second region, which focuses only the light beam of the first wavelength,
In the third region, the diffraction order at which the diffraction efficiency for the light beam of the first wavelength is maximum is different from the diffraction order at which the diffraction efficiency for the light beam of the first wavelength is maximum in the second region. An objective lens for an optical pickup, comprising:
以下の式(5)、
f1×NA1<f2×NA2・・・(5)
を満たし、
さらに、前記回折構造は、前記第二の領域の外側に、前記第二の波長の光束のみを収束させる第三の領域を有し、
前記第三の領域において、前記第二の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数は、前記第二の領域において前記第二の波長の光束に対する回折効率が最大になる回折次数とは異なることを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ。The objective lens for an optical pickup according to claim 1,
Equation (5) below,
f1 × NA1 <f2 × NA2 (5)
The filling,
Further, the diffractive structure has a third region outside the second region, which focuses only the light beam of the second wavelength,
In the third region, the diffraction order at which the diffraction efficiency for the light beam of the second wavelength is maximum is different from the diffraction order at which the diffraction efficiency for the light beam of the second wavelength is maximum in the second region. An objective lens for an optical pickup, comprising:
請求項1から請求項3のいずれかに記載の光ピックアップ用対物レンズを有し、
前記第一から第三の光ディスクの保護層厚t1〜t3に対して、
t1≒0.6mm
t2≒0.6mm
t3≒1.2mm
を共に満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。An optical pickup device that performs recording or reproduction of information on each optical disc by selectively using three types of light fluxes having first to third wavelengths for a plurality of optical discs having at least two types of protective layer thicknesses,
An objective lens for an optical pickup according to any one of claims 1 to 3,
For the protective layer thicknesses t1 to t3 of the first to third optical disks,
t1 ≒ 0.6mm
t2 ≒ 0.6mm
t3 ≒ 1.2mm
An optical pickup device characterized by satisfying both.
請求項1から請求項3のいずれかに記載の光ピックアップ用対物レンズと、
前記各光束を照射する光源と、を有し、
前記第一の波長をλ1、前記第三の波長をλ3、前記第一の波長λ1に対する前記対物レンズの屈折率をn1、前記第三の波長λ3に対する前記対物レンズの屈折率をn3、とすると、以下の式(6)、
λ1/(n1−1):λ3/(n3−1)≒1:2・・・(6)
を満たすことを特徴とする光ピックアップ装置。An optical pickup device that performs recording or reproduction of information on each optical disc by selectively using three types of light fluxes having first to third wavelengths for a plurality of optical discs having at least two types of protective layer thicknesses,
An objective lens for an optical pickup according to any one of claims 1 to 3,
A light source for irradiating each of the light beams,
Assuming that the first wavelength is λ1, the third wavelength is λ3, the refractive index of the objective lens for the first wavelength λ1 is n1, and the refractive index of the objective lens for the third wavelength λ3 is n3. , The following equation (6):
λ1 / (n1-1): λ3 / (n3-1) ≒ 1: 2 (6)
An optical pickup device characterized by satisfying the following.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003156358A JP4328562B2 (en) | 2003-06-02 | 2003-06-02 | Objective lens for optical pickup and optical pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003156358A JP4328562B2 (en) | 2003-06-02 | 2003-06-02 | Objective lens for optical pickup and optical pickup device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004362626A true JP2004362626A (en) | 2004-12-24 |
JP4328562B2 JP4328562B2 (en) | 2009-09-09 |
Family
ID=34050465
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003156358A Expired - Fee Related JP4328562B2 (en) | 2003-06-02 | 2003-06-02 | Objective lens for optical pickup and optical pickup device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4328562B2 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006085452A1 (en) * | 2005-02-10 | 2006-08-17 | Konica Minolta Opto, Inc. | Objective lens, optical pickup device and optical information recording/reproducing device |
WO2006085444A1 (en) * | 2005-02-10 | 2006-08-17 | Konica Minolta Opto, Inc. | Objective optical system, optical pickup device and optical information recording/reproducing device |
JP2006252602A (en) * | 2005-03-08 | 2006-09-21 | Konica Minolta Opto Inc | Optical pickup apparatus and objective optical element |
WO2007013346A1 (en) * | 2005-07-28 | 2007-02-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical head and optical disc device |
JP2007172830A (en) * | 2004-04-27 | 2007-07-05 | Konica Minolta Opto Inc | Objective lens and optical pickup apparatus |
JPWO2005091280A1 (en) * | 2004-03-19 | 2008-02-07 | パイオニア株式会社 | Optical element, optical pickup, and optical information recording / reproducing apparatus |
JP2009245575A (en) * | 2007-07-30 | 2009-10-22 | Sony Corp | Objective lens, optical pickup, and optical disk device |
US8116187B2 (en) | 2004-12-01 | 2012-02-14 | Hoya Corporation | Design method of optical element and optical element through which a plurality of light beams having different design wavelengths pass |
-
2003
- 2003-06-02 JP JP2003156358A patent/JP4328562B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2005091280A1 (en) * | 2004-03-19 | 2008-02-07 | パイオニア株式会社 | Optical element, optical pickup, and optical information recording / reproducing apparatus |
JP4585513B2 (en) * | 2004-03-19 | 2010-11-24 | パイオニア株式会社 | Optical element, optical pickup, and optical information recording / reproducing apparatus |
JP2007172830A (en) * | 2004-04-27 | 2007-07-05 | Konica Minolta Opto Inc | Objective lens and optical pickup apparatus |
US8705331B2 (en) | 2004-12-01 | 2014-04-22 | Hoya Corporation | Optical element and objective lens through which a plurality of light beams having different design wavelengths pass |
US8116187B2 (en) | 2004-12-01 | 2012-02-14 | Hoya Corporation | Design method of optical element and optical element through which a plurality of light beams having different design wavelengths pass |
CN1942947B (en) * | 2005-02-10 | 2010-09-22 | 柯尼卡美能达精密光学株式会社 | Objective, optical pickup apparatus and optical information recording and/or reproducing apparatus |
CN101789243B (en) * | 2005-02-10 | 2012-08-22 | 柯尼卡美能达精密光学株式会社 | Objective lens, optical pickup apparatus and optical information recording and/or reproducing apparatus |
WO2006085444A1 (en) * | 2005-02-10 | 2006-08-17 | Konica Minolta Opto, Inc. | Objective optical system, optical pickup device and optical information recording/reproducing device |
WO2006085452A1 (en) * | 2005-02-10 | 2006-08-17 | Konica Minolta Opto, Inc. | Objective lens, optical pickup device and optical information recording/reproducing device |
JP4830855B2 (en) * | 2005-02-10 | 2011-12-07 | コニカミノルタオプト株式会社 | Objective optical system, optical pickup device, and optical information recording / reproducing device |
JP2006252602A (en) * | 2005-03-08 | 2006-09-21 | Konica Minolta Opto Inc | Optical pickup apparatus and objective optical element |
US8064314B2 (en) | 2005-07-28 | 2011-11-22 | Panasonic Corporation | Optical head and optical disc device |
WO2007013346A1 (en) * | 2005-07-28 | 2007-02-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical head and optical disc device |
JP5053090B2 (en) * | 2005-07-28 | 2012-10-17 | パナソニック株式会社 | Optical head and optical disk apparatus |
US7924684B2 (en) | 2007-07-30 | 2011-04-12 | Sony Corporation | Object lens, optical pickup, and optical disc device |
US8102749B2 (en) | 2007-07-30 | 2012-01-24 | Sony Corporation | Object lens, optical pickup, and optical disc device |
JP2009245575A (en) * | 2007-07-30 | 2009-10-22 | Sony Corp | Objective lens, optical pickup, and optical disk device |
JP2010170694A (en) * | 2007-07-30 | 2010-08-05 | Sony Corp | Objective lens, optical pickup, and optical disk device |
KR101464757B1 (en) | 2007-07-30 | 2014-11-24 | 소니 주식회사 | Objective lens, optical pickup and optical disk device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4328562B2 (en) | 2009-09-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7239598B2 (en) | Objective lens for optical pick-up | |
JP4465200B2 (en) | Optical pickup device and objective lens for optical pickup | |
WO2010013616A1 (en) | Objective lens and optical pickup device | |
JPWO2008136242A1 (en) | Optical pickup device and objective optical element | |
US20070297314A1 (en) | Optical information recording /reproducing device and objective lens for the same | |
JP4148520B2 (en) | Objective lens for optical pickup and optical pickup device | |
JP4328562B2 (en) | Objective lens for optical pickup and optical pickup device | |
JP4274429B2 (en) | Objective lens for optical pickup and optical pickup device | |
JP2007334952A (en) | Objective lens for optical information recording / reproducing device | |
JP4828303B2 (en) | Objective lens for optical information recording / reproducing apparatus and optical information recording / reproducing apparatus | |
JP4849979B2 (en) | Objective lens for optical information recording / reproducing apparatus and optical information recording / reproducing apparatus | |
JP4384555B2 (en) | Objective lens for optical pickup and optical pickup device | |
JP2009070545A (en) | Optical pick-up device | |
JP2009037717A (en) | Objective optical element and optical pickup device | |
JP4504875B2 (en) | Objective lens for optical pickup and optical pickup device | |
JP2004103216A (en) | Optical system for optical disk and head device for optical disk | |
JP5149461B1 (en) | Pickup lens and unit including the same | |
JP4443368B2 (en) | Objective lens | |
JP5097353B2 (en) | Optical pickup lens and optical pickup device | |
JP4849905B2 (en) | Optical pickup optical system, objective lens, and optical pickup device | |
JP4062742B2 (en) | Objective lens, optical pickup device, and recording / reproducing device | |
JP4394137B2 (en) | Pickup lens with phase compensation plate and optical pickup device using the same | |
JP4062742B6 (en) | Objective lens, optical pickup device, and recording / reproducing device | |
JP2007317295A (en) | Optical element for optical information recording / reproducing apparatus, optical information recording / reproducing apparatus, and method for designing optical element for optical information recording / reproducing apparatus | |
JP2008165963A (en) | Objective optical system for optical information recording/reproducing device and optical information recording/reproducing device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060501 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20080424 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081020 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090318 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090514 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090603 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090615 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120619 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130619 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140619 Year of fee payment: 5 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |